电力系统中的电力电子变压器技术研究

新型电力电子变压器中的MMC与DC-DC变换器拓扑与控制策略研究

新型电力电子变压器中的MMC与DC-DC变换器拓扑与控制策略研究

随着电力系统的快速发展，电力电子器件在电力传输和分配中的应用也越来越广泛。特别是电力电子变压器作为变压器的一种替代技术，因其高效率、小体积和可调节的特点，受到了广泛关注。

MMC（Modular Multilevel Converter）和DC-DC变换器作为电力电子变压器的两个重要组成部分，在其拓扑结构和控制策略中有着重要的作用。MMC是一种多电平换流器，通过将多个H桥单元级联构成，能够实现高精度的电压和电流控制。而DC-DC变换器则通过控制开关管的通断状态，将输入的直流电压转换为输出所需的直流电压。

在新型电力电子变压器中，MMC和DC-DC变换器可以结合使用，将输入的交流电压转换为直流电压，再通过DC-DC变换器将直流电压转换为输出所需的直流电压。这种结合使用的拓扑结构不仅可以提高电力电子变压器的性能，还可以减少谐波和电磁干扰。

在拓扑结构的选择上，MMC和DC-DC变换器可以采用串联结构或并联结构。串联结构中，MMC和DC-DC变换器可以按照传统的串联方式连接，其中MMC用于实现电压的调节，DC-DC变换器用于实现电压的变换；而在并联结构中，MMC和DC-DC变换器可以通过并联方式连接，将MMC的输出电压直接输入到DC-DC变换器中进行变换。具体选择哪种结构，需要根据实际的应用需求和系统的特点进行综合考虑。 在控制策略方面，对MMC与DC-DC变换器的控制策略进行研究是非常重要的。对MMC的控制策略可以通过调节每个H桥单元的开关状态来实现，从而控制输出电压和电流；对DC-DC变换器的控制策略可以通过调节开关管的通断状态来实现，从而控制输出电压和电流。在控制时，需要考虑到电力电子变压器的快速动态响应、高精度控制和电磁兼容性等方面的要求。

电力电子变压器及其在电力系统中的应用

摘要：电力电子变压器是智能的电力变压器 ，通过电力电子变换技术实现对电源的灵活控制。传统的电力变电器存在着会对电力系统的安全带来威胁的缺点 ，这使得传统的电力变电器难以满足电力系统发展的需求。运用电子技术对传统电力变压器进行创新而形成了电力电子变压器 ，是当代电力系统发展的必然产物。文章论述了电力电子变压器的研究背景、概念及其在电力系统中的应用。

关键词：电力电子变压器；电力系统；应用

电力电子变压器作为变压器和电力电子技术发展相结合的新型智能电力变压器，它既克服了传统变压器的一些固有缺点，又具有环保、节能、谐波抑制、故障隔离、电能质量控制、运行方式控制、稳定性控制等方面的优点，将其应用到电力系统中，能够有效实现电能在电网中的传输，减少电网故障，提高供电质量，从而推动电力企业朝着更好的方向发展。

1电子电力变压器的实际应用

如今社会经济高速的发展，电力系统也发生了巨大的变化。庞大的能源网络和电力系统的加入更加充实了电力系统，消除了区域间的障碍，可以跨区域发展。从而对电力系统的稳定性有着更高的要求：除了潮汐、风能、太阳能和其他可再生能源外，能源生产也在迅速发展。电力生产的各种模式需要能源系统能快速融合和转换，这需要技术的保障，在这一发展的过程总而出现各种问题，电力系统的发展面临着更大的困难。传统的电力变压器在这方面存在不足，而电力电子变压器可以解决这个问题。

2电子电力变压器概述 功率转换技术电力电子变压器的基本原理，将一种供电装置的能量特性(电流频率、振幅、电压等)转换为另一种供电装置。相对于传统电力变压器，电力电子变压器在于引入了电力电子转换技术。因此，电力电子变压器可以实现一次侧和二次侧电压的实时监测，使供电系统的电流、功率和电压监测更加方便。电力电子变压器不光具备相同功能的传统，在这一基础上他们又增添新功能，满足了现代电力系统的稳定性，改进、优化配置各种电源、改进电能质量。

PE电力电子

输出恒压恒频交流电压的

双PWM电力电子变压器分析研究

徐杰‘董德智2洪乃刚’(1.安徽工业大学电气信息学院，安徽马鞍山243(X)2;2.铜陵学院电气工程系，安徽铜陵2440(刃)

摘要本文提出了一种基于交一直一交一直一交型双直流环拓扑的一种新型控制方式的电力电子变压器。根据电路的拓扑结构特点，在原边侧电压外环，电流内环的双闭环控制方案，电压外环是为了实现对输出电压的控制，电流内环是为了实现单位功率因数控制;在二次侧分别用SvPwM和sPwM控制逆变器的两种不同的策略。并通过仿真比较分析，该策略输出恒压恒频的交流电压，易于实现数字化。关键词:电力电子变压器;空间矢量PWM;拓扑结构

AModelDual󰀀P丫VMPowerElectrionicTransformerwithCVCF0utPutACxujieloongoe功12物ng如igang益(1.SchoolofElectricalEngineering&Infonnation，AnHuiumversityofTechnology，Ma，anshan243002;2.SchoolofElectricalEngineeringDeP叭ment，TonglingUniversity，Tongling244(XX))

AbstractThisPaPersshowthatthenewcontrolledmode，whichisbasedonAC一DC一ACdoubleDCtoPolog丫ForthecharacteroftoPology，thePrimarysideisschemeofdoubleclosed一looPcontrol，theoutlooPofvoltagecontrolstheoutvoltage，theinnerlooPofcurrentimProvesthePowerquality;ThesecondarysideshowstwodifferentschemebySVPWM、SPWM，whichcontroltheinverter，andtheoutPutvoltageofthePETisCVCFbySimulink，pETisstillstabilityofoutPutvoltage，theschememakesthesystemdigital.Keywords:PET;SVPWM;toPologicalstructure

目录

1绪论1

1.1电子电力变压器研究的背景和意义1

1.2电子电力变压器的特点3

1.3电子电力变压器的应用与其前景4

1.4本文的主要工作5

2电子电力变压器原理与实现方案6

2.1电子电力变压器的工作原理与实现方案6

2.1.1直接AC/AC变换的EPT.................................... 7

2.1.2电子电力变压器的输入环节9

2.2电子电力变压器主回路设计11

2.2.1电子电力变压器的输入环节11

2.2.2电子电力变压器的中间隔离级15

2.2.2电子电力变压器的输出级16

2.3本章小结19

3电子电力变压器相关问题研究19

4 结论错误!未定义书签。

参考文献23

致谢错误!未定义书签。

1绪论

1.1电子电力变压器研究的背景和意义

我国电网经过几十年的建设已经颇具规模，但总体而言结构还是较为薄弱[1]，加上装机容量不足，负荷顶峰时段电力系统往往处于零备用运行，电网安全受到极大威胁。由于局部电网500千伏网架薄弱，为保证电网可靠性，被迫采用500千伏与220千伏电磁环网运行，使输电断面的稳定水平降低。与之相对的是，用户对电能质量以与供电可靠性提出了更高的要求，尤其是近几年，信息技术飞速开展，信息社会对供电质量提出了新的挑战。如何在现有电网结构的根底上尽量防止故障，保证供应用户可靠和符合标准的电能，确保用户电气设备的安全经济运行已成为急需解决的课题。同时由于我国常规能源资源的有限性和环保的巨大压力，能源建设必须走节电和开发利用可再生能源之路。一些新能源和可再生能源技术迅速地实现了商业化，主要有五种：小水电、光伏发电、风电、生物质能、地热发电。特别是风力发电和光伏电池，以令人惊叹速度蓬勃开展。为了让可再生能源的市场以更快的速度增长，必须使其可靠性和本钱达到传统供电系统的水平。为了提高能源的安全性和使用效率，分布式发电系统、电能质量控制的研究和开发也得到了人们普遍的关注。在几乎所有的可再生能源发电系统中，都涉与到一系列的大功率、高效、高质量的能量转换和控制，因为可再生能源既可产生直流电，也可产生频率变化的交流电，它们必须通过功率变流器，产生与电网频率、相位、电压幅度一致的能量，才可以直接供应用户或并入电网。电力变压器自19世纪被发明以来[2]，已经成为输配电系统的根本组成设备，数量巨大。目前，传统的电力变压器通常采用铁芯油浸式，具有制作工艺简单、可靠性高等特点。配电变压器通常采用铁芯油浸式或者干式，这两种变压器的突出优点是可靠性和效率都很高，同时油浸式的还具有价格低廉的特点。但是这种变压器也存在如下的缺点[3]：